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5G到底是什么网络?

发布人者:山东临网 2018-03-21 722次

5G不是横空出世个令人惊异的新技能,5G技能是现有技能的新组合,是4G技能的再演进。

在3G、4G和5G等名词中,G是英文单词“generation”(第x代)的缩写。因而,5G即是第五代移动通讯技能。

一、5G的开展进程要害点

在移动通讯范畴:

第一代是模仿技能;第二代完成了数字化语音通讯;第三代是大家熟知的3g技能,以多媒体通讯为特征;第四代是正在铺开的4g技能,其通讯速率大大进步,标志着进入无线宽带年代。

简略来看,5G的速度将会更快,而功耗将低于4G,然后带来一系列新的无线商品。中移动副总裁李正茂从前发言请求5G年代的电信设备大幅度降价:“4G到5G年代,单位比特的传输本钱下降了1000倍,那么咱们也期望电信设备价格也下降1000倍,本钱是决议运营商在数据年代能否盈余的要害。”

5G本来并不是全新科技

关于5G的两种不一样观念:

有一种观念以为,5G将会是全新技能。这个观念的代表者为华为无线网络商品线CMO杨超斌,在他看来,4G再怎样演化也不会变成5G,5G将会是一个全新技能。

5G不只是一次技能的更新,更是非常大的跳动性开展、是一个革新,这也意味着网络架构有必要进步,5G对网路的需求将与4G截然不一样;虽然如今运用的4G LTE技能仍会不断演进,但4G再怎样演化也不会变成5G,5G将会是全新技能。

但大多数技能专家更倾向于以下观念:5G即是4G技能的必定演进——既要演进也要革命。

虽 然任何一代技能开展,都不也许是上一代技能的重复,假如新一代的技能和上一代技能是一样,那还啥新一代,所以3G技能不一样于2G,4G不一样于3G,它的技能原理、处理疑问的办法、布置的办法,完成的才干都不一样,可是没有上一代技能的根基,或许说下一代没有对上一代的技能传承,完成革命性的晋级也是海市蜃楼。

5G不是横空出世个令人惊异的新技能,5G技能是现有技能的新组合,是4G技能的再演进。

为啥要着重“再”?由于4G LTE的后三个字母即是长时刻演进的意思,5G应是在4G根底上的再演进。关于技能演进的观念,科学松鼠会会员通讯专业老师奥卡姆剃刀有个浅显的双驼峰理论,能很明晰解释5G只是是一种技能演进的观念。

奥卡姆剃刀的双驼峰理论:

奥卡姆剃刀以为,一项新技能概念呈现后,在业界会呈现一个研讨讨论的高潮,这是第一个驼峰。

有关的学术论文会产为热点,成堆的博士硕士依托这项新技能完成了毕业论文,虽然很热烈,但这只是限制在学术研讨层面上,而在详细的技能完成方面还存在着许多疑问,或许因本钱原因而底子无法量产。

研讨讨论高潮逐步降温,这是第一个驼峰的下落期,接下来是低沉务实的技能攻关,这个渠道期也许几年也也许一二十年,当技能疑问都处理后,就会迎来商家量产和投入市场的热潮,这即是第二个驼峰。

依照世界电信联盟关于2020年的计划,5年后就要全部进入5G了,而到如今中心技能体系还没有建立。回忆3G技能开展史,世界电信联盟于1998年6月30日接纳了3G技能提案,并迎来了第一个驼峰期,直到2009年1月7日,工业和信息化部正式发放了三张3G车牌,这才进入到第二个驼峰, 渠道期持续了11年,特别是三张车牌之一的TD-SCDMA,直到2013年才真实老练,渠道期长达15年,可刚老练4G年代就来临了。依照“双驼峰规 律”,5年后将在全球推行运用的技能,应在2010年摆布就迎来第一个驼峰,而不会在2020前的两三年横空出世,然后敏捷被世界电信联盟确定为全球的 5G规范,这违反了通常的技能开展规律,不太也许成真。

没有3G、4G技能的开展就没有5G

实质上,在5G研讨上大部分研制组织选择的路途也是如此,两条腿走路。

5G研制中提出两条腿走路:一方面持续推动依据4G技能的演进,一方面研制5G新技能,两者统筹。

在 5G年代的千倍提速请求面前,经过4G技能的演进,只要经过大幅度的加大带宽才有也许。加大带宽是起点,由此而发生的毫米波、微基站、高阶MIMO、波束 赋型等都是顺理成章的技能趋势。5G年代对大规模天线阵列、毫米波技能、新式网络架构、新式空口规划的要害技能中心也大都是依据4G网络技能延伸而来,大 都能成倍进步功能。以软空口技能为例,这个技能联系Pre5G的硬件处理才干,让运营商具有了从4G到5G的滑润晋级才干,4G到Pre5G这个期间,终 端不必替换,而从Pre5G到5G,基站设备也能够持续运用。

毫米波技能下的微基站

理解了5G即是第五代移动通讯技能的根本界说就理解是从3G、4G晋级而来,天然也是一种技能的堆集和演进,也能够说没有3G、4G技能的开展就没有5G的发生。5G技能的演进一方面是技能堆集的必定结果,当然也请求有革命性立异才干完成演进的方针,另一方面也是人类通讯需求迅速进步的必定请求。

反过来说,之前5G迟迟没遍及,一是技能达不到,二是还没有运用的需求呈现。如今有了需求,才有了5G。啥需求?将来的网络将会面临:1000倍的数据容量添加,10到100倍的无线设备衔接,10到100倍的用户速率需求,10倍长的电池续航时刻需求等等。坦白地讲,也许将来五六年4G网络或许将无法满意这些需求,所以5G就有必要提早上台。

依据技能演进的判断,回忆我国经过3G和4G年代的艰苦奋斗,咱们有理由信任我国的工业和技能的进步也为5G规划打下坚实的根底,我国从以往被迫承受技能变为开端输出技能,会有时机开展变成全球5G技能、规范、工业和运用服务的抢先国家之一,从跟随到引领,我国通讯业有时机在5G年代学习我国高铁完成弯道超车。三大运营商、华为、大唐、中兴等我国企业对5G研制的投入由来已久,并走在世界前列。

二、5G到底有哪些优势?

关于数消费者而言,5G的价值在于它拥有比4g LTE更快的速度(峰值速率可达几十Gbps),例如你能够在一秒钟内下载一部高清电影,而4G LTE也许要10分钟。也恰是由于这一得天独厚的优势,业界普遍以为5G将在无人驾驶汽车、VR以及物联网等范畴表现重要作用。

和4G相比,5G的进步是全方位的,依照3GPP的界说,5G具有高功能、低推迟与高容量特性,而这些长处首要体如今毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工以及波束成形这五大技能上。

1、毫米波

尽人皆知,跟着衔接到无线网络设备的数量的添加,频谱资本稀缺的疑问日渐杰出。最少就如今而言,咱们还只能在极端狭隘的频谱上共享有限的带宽,这极大的影响了用户的体会。

那么5G供给的几十个Gbps峰值速度怎么完成呢?

尽人皆知,无线传输添加传输速率通常有两种办法,一是添加频谱利用率,二是添加频谱带宽。5G运用毫米波(26.5-300GHz)即是经过第二种办法来进步速率,以28GHz频段为例,其可用频谱带宽达到了1GHz,而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则为2GHz。

在移动通讯的历史上,这是初次敞开新的频带资本。在此之前,毫米波只在卫星和雷达体系上被运用,但如今已经有运营商开端运用毫米波在基站之间做测试。

当然,毫米波最大的缺陷即是穿透力差、衰减大,因而要让毫米波频段下的5G通讯在高楼树立的环境下传输并不简单,而小基站将处理这一疑问。

2、小基站

上文说到毫米波的穿透力差而且在空气中的衰减很大,但由于毫米波的频率很高,波长很短,这就意味着其天线尺度能够做得很小,这是布置小基站的根底。

能够预见的是,将来5G移动通讯将不再依靠大型基站的布建架构,很多的小型基站将变成新的趋势,它能够掩盖大基站无法触及的末梢通讯。

由于体积的大幅减小,咱们设置能够在250米摆布布置一个小基站,这样摆放下来,运营商能够在每个城市中布置数千个小基站以构成密布网络,每个基站能够 从其它基站接纳信号并向任何方位的用户发送数据。当然,你大可不必担心功耗疑问,小基站不只在规模上要远远小于大基站,功耗上也大大减小了。

除了经过毫米波播送以外,5G基站还将拥有比方今蜂窝网络基站多得多的天线,也即是Massive MIMO技能。

3、Massive MIMO

现有的4G基站只要十几根天线,但5G基站能够支撑上百根天线,这些天线能够经过Massive MIMO技能构成大规模天线阵列,这就意味着基站能够一起从更多用户发送和接纳信号,然后将移动网络的容量进步数十倍倍或更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入多输出,实际上这种技能已经在一些4G基站上得到了运用。但到目前为止,Massive MIMO仅在试验室和几个现场试验中进行了测试。

隆德大学教授Ove Edfors曾指出,“Massive MIMO敞开了无线通讯的新方向——当传统体系运用时域或频域为不一样用户之间完成资本共享时,Massive MIMO则导入了空间域(spatial domain)的途径,其办法是在基地台选用很多的天线以及为其进行同步处理,如此则可一起在频谱效益与动力功率方面获得几十倍的增益。”

毋庸置疑,Massive MIMO是5G能否完成商用的要害技能,可是多天线也势必会带来更多的搅扰,而波束成形即是处理这一疑问的要害。

4、波束成形

Massive MIMO的首要应战是削减搅扰,但恰是由于Massive MIMO技能每个天线阵列集成了更多的天线,假如能有效地操控这些天线,让它宣布的每个电磁波的空间互相抵消或许增强,就能够构成一个很窄的波束,而不是全向发射,有限的能量都会集在特定方向上进行传输,不只传输间隔更远了,而且还防止了信号的搅扰,这种将无线信号(电磁波)按特定方向传播的技能叫做波束 成形(beamforming)。

这一技能的优势不只如此,它能够进步频谱利用率,经过这一技能咱们能够一起从多个天线发送更多信息;在大规模天线基站,咱们乃至能够经过信号处理算法来计算出信号的传输的最好途径,而且终究移动终端的方位。因而,波束成形能够处理毫米波信号被障碍物阻挠 以及远间隔衰减的疑问。

除此以外,最终要说到5G的另一大特征——全双工技能。

5、全双工

全双工技能是指设备的发射机和接纳机占用一样的频率资本一起进行工作,使得通讯两头在上、下行能够在相一起刻运用一样的频率,突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)形式,这是通讯节点完成双向通讯的要害之一,也是5G所需的高吞吐量和低推迟的要害技能。

在同一信道上一起接纳和发送,这无疑大大进步了频谱功率。可是5G要运用这一颠覆性技能也面临着不小的应战,依据《移动通讯》之前发布的材料显示,首要有一下三大应战:

电路板件规划,自搅扰消除电路需满意宽频(大于100MHZ)和多MIMO(多于32天线)的条件,且请求尺度小、功耗低以及本钱不能太高。物理层、MAC层的优化规划疑问,比方编码、调制、同步、检查、侦听、抵触防止、ACK等,尤其是对于MIMO的物理层优化。对全双工和半双工之间动态切换的操控面优化,以及对现有帧结构和操控信令的优化疑问。

因而,虽然5G的气势远远超过了之前的4G,但5G的将来仍充满了不确定性,如今咱们需求等候的是这些技能从试验期间走向有用。

文章标签:5G,互联网通信